沙埝油田信息化建设工程系统方案

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1、沙埝油田信息化建设工程南京南大数字科技有限责任公司 2009年4月系统方案汇 报 内 容一、系统概述二、系统构成与通讯网络设计三、硬件设备及特点四、软件特点五、针对多气、复杂井况的油井功图计量算法六、系统特点及技术创新一、系统概述沙埝油田自动化系统的目的是利用现场监控系统，实现数据源头自动采集，自动分析数据并统一保存所有数据到一个综合平台上，为各部门应用提供开放的数据平台，使生产和管理人员及时控制和掌握生产动态，从而实现整个生产过程的自动化；并可以对取得的实时数据进行统计、分析、优化，从而为保证生产设备正常运转、降低生产成本提供重要依据。 系统主要包括：油水井远程监控、计量房远程监控、中控室软

2、硬件系统三个部分，具有数据采集、实时自动量油、实时油井工况智能诊断、报警、WEB信息查询、报表、生产效率 分析计算等功能。 系统特点：l 针对多气与复杂井况的功图量油、诊断算法改进l 针对分布式多井特点的分布式通讯网络设计l 无线、无源、抗震、防雷设计l 实时功图计量与智能故障诊断专家系统l 报表与效率计算、数据分析挖掘l 综合了AJAX/Flash为基础的B/S发布系统，和基于C/S 的配置管理工具集合1.设计原则l 实用性：针对沙埝分布式、多气等特点l 可靠性l 先进性：先进硬件、软件架构l 易维护2.设计难点及解决方法l 油井分散，通讯网络复杂无线传感器网络（WSN），多跳扩展功能，能有

3、效覆盖所有的油井l 采集点众多基于无线传感器网络（WSN）的硬件产品，分层分级网络，井群（限制为250个节点，井群数目不限）设计，分区块分组进行数据采集，写入统一的数据库l 井况复杂，计量困难功图计量，自动修正，油井工况诊断3. 系统主要功能l 中控室n 数据库管理n WEB监控操作界面，信息查询n 操作管理：用户的口令、授权管理n 报表管理n 数据分析：功图量油、智能诊断、综合报警、能耗计算与效率计算、报表处理、数据采集处理与后台控制、数据分析处理即WEB发布等l 抽油井n 抽油井：示功图、冲程、冲次、计算光杆功率、井口回压、井口油温、抽油机电参数数据l 注水系统n 注水井：测取注水井油压、

4、套压、流量l 视频监控汇 报 内 容一、系统概述二、系统构成与通讯网络设计三、硬件设备及特点四、软件特点五、针对多气、复杂井况的油井功图计量算法六、系统特点及技术创新二、系统构成与通讯网络设计 1.系统结构2.逻辑层次3.油田信息化软件功能模块4.通讯网络配置根据沙埝油田井位分布，系统采用分组、分布实施的方式进行。油井通讯设计区 块中转站油水井口数所辖油井所辖水井沙 19 区组173沙19-31、19-23、19-14、19-57、19- 56、19-29、19-30沙19-33、侧沙19-13、 19-53组276沙19-58、19-60、19-49、19-47、19- 43、19-42、1

5、9-36沙19-2、19-61、19-50 、19-51、19-9、19-4组392沙19-24、19-21A、19-11A、19-12、19 -10、19-8、19-63、19-27、19-22沙19、19-64组474沙19-15、19-17、19-32、19-18、19- 28、19-44A、19-25沙19-16、19-34、19-20 、19-19组573沙33、22-1、19-39、19-40、19-7、19 -6、19-1沙19-37、19-41、19-5沙 20 西组7104沙20-4、侧沙20-5、20-6、20-9A、20- 8、侧沙20-39、20-1、20-10、20-

6、11、 20-12沙20-48、20-7、20-13 、20-2组881沙52、52-1、20平1、20-51、20-50、 20-49、20-14、20-15沙20-16组9112沙X42、20、42-1、42-2、20-3、20-17 、20-20、20-21、20-22、23-13、23- 14沙20-19、20-18沙 20 东组153沙20-23、20-26、20-38、20-28、20- 33沙20-24、20-37、20-25组2115侧沙X23、23-20A、23-5、23-10、23-4 、23-1、23-2、23-8、23-9、23-3、23- 16沙23-7、23-6、2

7、3-19、 23-15、23-17组397沙X21、20-58、20-59、20-29、20-34 、20-52、20-31、20-54、20-55沙20-60、20-45A、20- 40、20-53、20-43、23- 11、23-12组464沙20-32、20-36、20-56、20-46、侧沙 20-35、20-30沙20-44、20-57、20-47 、20-27 发 财 庄组556发2-16、2-8、2-12、2-4、2-6发1、发2-9、2-10、2- 15、2-5、2-7组661发2、2-1、2-2A、2-13、2-14、发6A发2-3总计14 组组10850汇 报 内 容一、系

8、统概述二、系统构成与通讯网络设计三、硬件设备及特点四、软件特点五、针对多气、复杂井况的油井功图计量算法六、系统特点及技术创新三、硬件设备及特点本公司根据油田应用开发的系列产品都已安装WSN无线通讯模块，所有设备可以共享WSN通讯网络。耗电量极低（空闲时耗电电流小于1mA）太阳能供电，寿命长，频率稳定可靠性高。通讯距离大于km，在WSN网信号覆盖范围内各种设备都具有自动上网功能，后台软件能够自动识别设备类型自动将设备归类，无需人为添加设备及设置设备类型。设备能够上传自身的电池电量，通讯信号强度等信息，及时反应设备工作状况，降低设备维护难度。各设备间亦可互相转发数据，网络结构灵活方便。1.ND系列

9、无线监测示功仪无绳位移测试技术，无需接近开关，施工 方便低能耗、太阳能供电，防震设计防雷设计2.ND温度压力监测仪太阳能供电WSN 接入方式3 ND无线电量测控模块测取电压、电流、功率、能耗；具有控制功能4.无线传感器网络中转节点信号覆盖半径：2公里5.站内监控系统基于PLC开发，稳定可靠6.数字视频监控提供WEB方式浏览镜头变焦、旋转视频内容保存、查询汇 报 内 容一、系统概述二、系统构成与通讯网络设计三、硬件设备及特点四、软件特点五、针对多气、复杂井况的油井功图计量算法六、系统特点及技术创新四、软件特点软件功能1 油水井、集转站数据采集与监控2 实时自动量油与油井工况智能诊断3 综合故障报

10、警4 WEB 信息查询5 自动生产效率分析计算、报表生成1 油水井、集转站数据采集与监控u通过无线采集油水井数据并写入数据库u可遥控油井现场的控制设备u采集集转站内多种数据源2 实时自动量油与油井工况智能诊断u利用实测的示功图和井下泵功图，层层验证了示功图到泵功图的数学推算方法u实时计算量油，累加出日产量，提高精度u采用人工神经网络、专家系统等智能诊断技术，使系统在使用过程中具有自完善、自优化功能u动态的故障分析与预测3 综合故障报警u记录数据超限故障、通讯故障、软件模块故障、用户操作等多种信息u使用最新的Flash, AJAX技术，实现了国内领先的基于Web的实时报警功能u报警历史信息查询u

11、采用多媒体技术报警u管理员消警功能4 WEB 信息查询u结合卫星地图，提供相应井位图，监测油井实时状态u集成最新的AJAX 和 FLASH 技术，响应速度快，操作便利，易于维护和扩展u提供功图叠图、液位曲线、载荷曲线等多种图形方式查询，便于生产决策u通过厂部Intranet 实现数据共享u采用Excel模板机制，以模板化的方式，自动生成报表，并可以灵活扩充新报表u实现信息汇总，自动计算能耗u根据生产需要可进行二次开发，为节能优化提供决策支持5 自动生产效率分析计算、报表生成软件特点高扩展性u 灵活、先进的平台扩展 系统具有跨操作系统特性，兼容Windows，Linux/Unix 在Linux/

12、Unix系统上，可以实现多机并行、多机热备、云计算、集群等高性能、高可靠性目标u Web 查询统计可基于模板方式灵活扩展高可维护性u 自动诊断系统运行状态、软件模块状态、设备状态u 自动备份汇 报 内 容一、系统概述二、系统构成与通讯网络设计三、硬件设备及特点四、软件特点五、针对多气、复杂井况的油井功图计量算法六、系统特点及技术创新五、针对多气、复杂井况的油井功图计量算法1. 技术指标： 实现工况在线分析、产量计算，产量计算准确率85%； 实现故障在线诊断、报警，常见故障诊断准确率85%;功图量油算法创新点 概述 思路1：PIP推算测定 思路2：结合井上流量检测设备改进算法概述 液体冲程概述

13、测量压力满足eq.a时，进入 油管的气液量 -单位面积上的沉没压力 -单位面积上的泵出口压力 -液体载荷 -活塞面积 Nolen correlation 经验曲线算法创新点算法创新点 沉没压力方程求解思路1：PIP推算测定 1.假定一个很小的起始值Pistart。 2.从经验曲线计算求解溶解气和石油收缩。 3.计算游离气体积。 4.计算油管气液比。 5.考虑多相流、泵挂深度等因素，确定对应的Pa。 6.如(Pistart, Pa)不满足eq.a，增加Pi，回到步骤2， 直至找到真实的Pitrue。 7.由Pitrue从经验曲线中确定气体影响和石油收缩效 应。思路2：结合井上流量检测设备 井上流

14、量设备测出的三 相体积流量和泵功图算 出的产量体积对比，之 后可以从该曲线中确定 对应压力Pi，如该Pi和 预设值差距较大，重新 选取Pi，重复上述过程 ，直至找到真实Pi。汇 报 内 容一、系统概述二、系统构成与通讯网络设计三、硬件设备及特点四、软件特点五、针对多气、复杂井况的油井功图计量算法六、系统特点及技术创新六、系统特点及技术创新1. 针对多气与复杂井况的功图量油、诊断算法改进针对分布式多井特点的分布式通讯网络设计无线、无源、抗震无线传感器网络设计实时功图计量与智能故障诊断专家系统数据分析挖掘先进软件架构无线、无源、抗震、防雷u 基于国内领先的无线（无线传感器网络）技术u 采用无源（太

15、阳能供电）u 抗震设计u 维护便利u 网络自组织、自愈能力强、通讯可靠u 使用免执照、免费频段，频道灵活，费用低u 网络容量大u 功耗低u 维护便利u 数据安全无线传感器网络(WSN)设计u根据实测功图给出量油结果，解决了传统计量房量液方式 无法提供实时工况的问题u利用井下测试功图数据修正计算泵功图，提高了计算产量 结果的准确性；利用大罐超声波液位测量与功图计量相结 合的方式，提高了功图量油的可信度和精度u实现了油井工况在线诊断，及时报警u采用人工神经网络、专家系统等智能诊断技术，使系统在 使用过程中具有自完善、自优化功能实时功图量油与诊断基于完善的生产信息系统功能，领导及机关各部门可以方便掌握生产状态，提高生产效率。数据挖掘分析u 国内领先的基于AJAX、Flash方式的实时Web监控技术u 可灵活扩展报表、经济分析、节能优化等二次开发u 数据查询、图表分析、效率计算u 跨平台、高性能设计u 可分层分级扩充融合，提供局、厂、站多级网络内的数据共享与同步先进软件架构